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基于光纖光柵的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于光纖光柵的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感裝置，包括軸芯，其外部套有軸套，所述軸芯包括感應(yīng)區(qū)間和驅(qū)動(dòng)區(qū)間，兩個(gè)區(qū)間相互獨(dú)立；感應(yīng)區(qū)間內(nèi)設(shè)有彈性梁，光纖光柵固定在該彈性梁上，該彈性梁的一端設(shè)有感應(yīng)永磁鋼；驅(qū)動(dòng)區(qū)間內(nèi)設(shè)有彈簧，彈簧的一端固定，另一端連接驅(qū)動(dòng)永磁鋼，該驅(qū)動(dòng)永磁鋼的極性與感應(yīng)永磁鋼的極性相同；彈簧未發(fā)生形變時(shí)，感應(yīng)永磁鋼與驅(qū)動(dòng)永磁鋼位置相對(duì)；該驅(qū)動(dòng)區(qū)間內(nèi)還設(shè)有一頂桿，隨外力推動(dòng)驅(qū)動(dòng)永磁鋼壓縮彈簧。本實(shí)用新型光纖光柵的波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)范圍更廣，環(huán)境溫度對(duì)波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的影響相對(duì)于開關(guān)狀態(tài)的影響可以忽略，從而只用單個(gè)光柵就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，無(wú)需溫度補(bǔ)償。
【專利說(shuō)明】基于光纖光柵的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器，尤其涉及一種基于光纖光柵的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，都是基于電學(xué)傳感器，抗干擾能力不強(qiáng)、壽命短、組網(wǎng)能力差，近年來(lái)，光纖光柵傳感技術(shù)飛躍發(fā)展，越來(lái)越受到各界人士的重視，其無(wú)源防爆性、抗電磁干擾性、抗污性、耐腐蝕性、易于分布式組網(wǎng)以及優(yōu)越的溫度適應(yīng)性和穩(wěn)定性等本證特性，加速了光纖光柵傳感技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是基于光柵波長(zhǎng)解調(diào)原理的開光狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，在石油化工、電力、礦藏開發(fā)、通訊、大型倉(cāng)儲(chǔ)、樓宇安防等領(lǐng)域的應(yīng)用。但現(xiàn)有的光纖光柵開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器普遍存在因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)繁瑣尺寸大、防污能力不夠、動(dòng)態(tài)范圍小、受溫度影響大等缺陷，導(dǎo)致應(yīng)用范圍受限。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中光纖光柵開關(guān)受溫度影響大，應(yīng)用范圍受限的缺陷，提供一種可以忽略溫度影響，應(yīng)用范圍較廣的基于光纖光柵的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感裝置。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]提供一種基于光纖光柵的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感裝置，包括軸芯，其外部套有軸套，所述軸芯包括感應(yīng)區(qū)間和驅(qū)動(dòng)區(qū)間，兩個(gè)區(qū)間相互獨(dú)立；
[0006]感應(yīng)區(qū)間內(nèi)設(shè)有彈性梁，光纖光柵固定在該彈性梁上，該彈性梁的一端設(shè)有感應(yīng)永磁鋼；
[0007]驅(qū)動(dòng)區(qū)間內(nèi)設(shè)有彈簧，彈簧的一端固定，另一端連接驅(qū)動(dòng)永磁鋼，該驅(qū)動(dòng)永磁鋼的極性與感應(yīng)永磁鋼的極性相同；彈簧未發(fā)生形變時(shí)，感應(yīng)永磁鋼與驅(qū)動(dòng)永磁鋼位置相對(duì)；該驅(qū)動(dòng)區(qū)間內(nèi)還設(shè)有一頂桿，隨外力推動(dòng)驅(qū)動(dòng)永磁鋼壓縮彈簧。
[0008]本實(shí)用新型所述的裝置中，所述彈性梁為T型梁。
[0009]本實(shí)用新型所述的裝置中，所述彈性梁的另一端設(shè)有壓板。
[0010]本實(shí)用新型所述的裝置中，所述軸芯與所述軸套的兩端連接處均設(shè)有密封圈。
[0011]本實(shí)用新型所述的裝置中，所述光纖光柵兩側(cè)的光纖套有金屬毛細(xì)管。
[0012]本實(shí)用新型所述的裝置中，所述軸芯為防銹鋁軸芯，所述軸套為防銹鋁軸套。
[0013]本實(shí)用新型所述的裝置中，所述驅(qū)動(dòng)區(qū)間內(nèi)還設(shè)有頂桿堵頭。
[0014]本實(shí)用新型所述的裝置中，所述感應(yīng)區(qū)間的一個(gè)端部連接有尾纖接頭，光纖通過(guò)該尾纖接頭與外部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接。
[0015]本實(shí)用新型所述的裝置中，所述尾纖接頭與軸芯密封連接。
[0016]本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果是:本實(shí)用新型設(shè)置了兩個(gè)獨(dú)立的區(qū)間包括感應(yīng)區(qū)間和驅(qū)動(dòng)區(qū)間，適用于各種惡劣環(huán)境。本實(shí)用新型光纖光柵的波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)范圍更廣，環(huán)境溫度對(duì)波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的影響相對(duì)于開關(guān)狀態(tài)的影響可以忽略，從而只用單個(gè)光柵就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，無(wú)需溫度補(bǔ)償。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例基于光纖光柵的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感裝置處于“關(guān)”狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例基于光纖光柵的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感裝置處于“開”狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0021]本實(shí)用新型實(shí)施例基于光纖光柵的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感裝置，如圖1所示，包括軸芯1，其外部套有軸套2，軸芯I包括感應(yīng)區(qū)間A和驅(qū)動(dòng)區(qū)間B，兩個(gè)區(qū)間相互獨(dú)立。這樣就繞過(guò)了因?yàn)轵?qū)動(dòng)區(qū)間B密封處理困難而導(dǎo)致感應(yīng)區(qū)間A密封性處理難的問(wèn)題。
[0022]感應(yīng)區(qū)間A內(nèi)設(shè)有彈性梁3，光纖光柵11固定在該彈性梁3上，該彈性梁3的一端設(shè)有感應(yīng)永磁鋼6 ;光纖光柵11為單光柵。
[0023]驅(qū)動(dòng)區(qū)間B內(nèi)設(shè)有彈簧7，彈簧7的一端固定，另一端連接驅(qū)動(dòng)永磁鋼8，該驅(qū)動(dòng)永磁鋼8的極性與感應(yīng)永磁鋼6的極性相同；彈簧7未發(fā)生形變時(shí)，如圖2所示，感應(yīng)永磁鋼6與驅(qū)動(dòng)永磁鋼8位置相對(duì)，兩個(gè)永磁鋼相互排斥，彈性梁3彎曲，帶動(dòng)光纖光柵11發(fā)生形變；該驅(qū)動(dòng)區(qū)間B內(nèi)還設(shè)有一頂桿9，隨外力推動(dòng)驅(qū)動(dòng)永磁鋼8壓縮彈簧7。
[0024]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，彈性梁3可選用為T型梁。彈性梁3 —端設(shè)有壓板5，壓板5用螺釘固定在軸芯I上。感應(yīng)永磁鋼6可用螺釘固定在彈性梁3的另一端。
[0025]本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例中，光纖光柵11兩側(cè)的光纖套有金屬毛細(xì)管4。金屬毛細(xì)管4通過(guò)焊接，固定在彈性梁3上；光纖光柵11可采用粘接的形式固定在彈性梁3上，其兩側(cè)的光纖通過(guò)金屬毛細(xì)管4固定在彈性梁3上，使得固定光纖光柵11的同時(shí)，又不會(huì)影響光纖光柵11的波長(zhǎng)測(cè)量。
[0026]本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例中，軸芯為防銹鋁軸芯，軸套為防銹鋁軸套，輕質(zhì)耐腐蝕。軸芯I與軸套2可采用圓柱形結(jié)構(gòu)，便于加工。壓簧7可采用不銹鋼。
[0027]本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)區(qū)間B內(nèi)還設(shè)有頂桿堵頭10。可用螺紋連接在軸芯I上。
[0028]本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例中，感應(yīng)區(qū)間A的一個(gè)端部連接有尾纖接頭12，尾纖接頭12也可通過(guò)螺紋連接固定在軸芯I上，光纖通過(guò)該尾纖接頭12與外部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接。
[0029]軸芯I與軸套2之間，可通過(guò)螺紋連接，并設(shè)有密封圈I 13、密封圈II 14，以保證密封。
[0030]本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例中軸芯與軸套的兩端連接處均設(shè)有密封圈。如圖1所示，尾纖接頭12與軸芯I之間，設(shè)有密封圈III 15，以保證密封。[0031]本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例中，感應(yīng)永磁鋼6和驅(qū)動(dòng)永磁鋼8均選用鐵釹硼鍍鉻。
[0032]本實(shí)用新型利用光纖光柵11的反射波長(zhǎng)大小的變化來(lái)判斷被測(cè)物理量所處的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)被測(cè)物理量處于“關(guān)”狀態(tài)時(shí)，如圖1所示，傳感器裝置的頂桿9在外力作用下向驅(qū)動(dòng)空間B內(nèi)部移動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)永磁鋼8也隨之向里移動(dòng)，從而壓縮壓簧7，這時(shí)，驅(qū)動(dòng)永磁鋼8與感應(yīng)永磁鋼6之間的排斥力小到可以忽略不計(jì)，彈性梁3因?yàn)樽陨淼膭偠榷３制街睜顟B(tài)，光纖光柵11的反射波長(zhǎng)也處于初始狀態(tài)，此時(shí)，在系統(tǒng)軟件平臺(tái)上，標(biāo)定物理量狀態(tài)為“關(guān)”;當(dāng)物理量狀態(tài)由“關(guān)”到“開”變化時(shí)，如圖2所示，物理量施加在頂桿9上的壓力消失，被壓縮的壓簧7會(huì)得到釋放，推動(dòng)驅(qū)動(dòng)用磁鋼8和頂桿9向外移動(dòng)，這時(shí)，驅(qū)動(dòng)用磁鋼8逐漸接近感應(yīng)用磁鋼6，它們之間的排斥力也逐漸變大，排斥力的作用會(huì)驅(qū)使T型彈性梁3發(fā)生彈性變形，產(chǎn)生一定的撓度，固定在彈性梁3上的光纖光柵11受到軸向拉力作用，其反射波長(zhǎng)值逐漸變大，達(dá)到起始設(shè)定值，此時(shí)系統(tǒng)判斷物理量狀態(tài)處于“開”。
[0033]為了消除溫度對(duì)本傳感器的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)，就充分考慮到彈性梁3的選材、尺寸，金屬毛細(xì)管4在T型彈性梁3上的焊接位置，光纖光柵11粘接時(shí)的預(yù)拉伸量，以及永磁鋼之間的排斥力大小，最終保證彈性梁3在“開”狀態(tài)時(shí)的彈性形變量足夠大，進(jìn)而保證了光纖光柵11波長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)范圍足夠大，使得溫度對(duì)光纖光柵11波長(zhǎng)的影響相對(duì)開關(guān)狀態(tài)改變對(duì)波長(zhǎng)的影響可以忽略，實(shí)現(xiàn)單光柵監(jiān)測(cè)，無(wú)需溫度補(bǔ)償，這也使本實(shí)用新型相對(duì)于以往技術(shù)的重要改進(jìn)。
[0034]綜上，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊易安裝，結(jié)構(gòu)密封性好，所選材質(zhì)防腐性好，適用于各種惡劣環(huán)境，應(yīng)用范圍廣；被測(cè)物理量處于關(guān)狀態(tài)的時(shí)間往往比處于開狀態(tài)的時(shí)間多得多，而本實(shí)用新型在檢測(cè)關(guān)狀態(tài)時(shí)，彈性梁處于自由平展?fàn)顟B(tài)，這樣可大大減少?gòu)椘幱趶椥宰冃螤顟B(tài)的時(shí)間，從而提高傳感器的使用壽命；本實(shí)用新型光纖光柵的波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)范圍更廣，環(huán)境溫度對(duì)本實(shí)用新型光柵波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的影響相對(duì)于開關(guān)狀態(tài)的影響可以忽略，從而只用I個(gè)光柵就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，無(wú)需溫度補(bǔ)償。
[0035]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光纖光柵的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感裝置，其特征在于，包括軸芯，其外部套有軸套，所述軸芯包括感應(yīng)區(qū)間和驅(qū)動(dòng)區(qū)間，兩個(gè)區(qū)間相互獨(dú)立； 感應(yīng)區(qū)間內(nèi)設(shè)有彈性梁，光纖光柵固定在該彈性梁上，該彈性梁的一端設(shè)有感應(yīng)永磁鋼； 驅(qū)動(dòng)區(qū)間內(nèi)設(shè)有彈簧，彈簧的一端固定，另一端連接驅(qū)動(dòng)永磁鋼，該驅(qū)動(dòng)永磁鋼的極性與感應(yīng)永磁鋼的極性相同；彈簧未發(fā)生形變時(shí)，感應(yīng)永磁鋼與驅(qū)動(dòng)永磁鋼位置相對(duì)；該驅(qū)動(dòng)區(qū)間內(nèi)還設(shè)有一頂桿，隨外力推動(dòng)驅(qū)動(dòng)永磁鋼壓縮彈簧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述彈性梁為T型梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述彈性梁的另一端設(shè)有壓板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述軸芯與所述軸套的兩端連接處均設(shè)有密封圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述光纖光柵兩側(cè)的光纖套有金屬毛細(xì)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述軸芯為防銹鋁軸芯，所述軸套為防銹鋁軸套。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)區(qū)間內(nèi)還設(shè)有頂桿堵頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述感應(yīng)區(qū)間的一個(gè)端部連接有尾纖接頭，光纖通過(guò)該尾纖接頭與外部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述尾纖接頭與軸芯密封連接。
【文檔編號(hào)】G01D21/00GK203519036SQ201320656877
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】何光輝, 蔡安, 熊巖, 董雷 申請(qǐng)人:武漢理工光科股份有限公司